- •Введение
- •Часть I строение и физиология микроорганизмов
- •Глава I. Строение и принципы систематики микроорганизмов
- •Бактерии
- •Неклеточные формы жизни
- •Водоросли и водные грибы
- •Простейшие
- •Глава II. Химический состав клетки
- •Вода и минеральные соли
- •Органические вещества клетки
- •Синтез белка
- •Мутагенез
- •Глава. III. Ферменты
- •Ферменты—биологические катализаторы
- •Строение и свойства ферментов
- •Принципы классификации ферментов
- •Окислительно-восстановительные ферменты (оксиредуктазы)
- •Регуляция синтеза ферментов
- •Глава IV. Получение энергии микроорганизмами Энергетический и конструктивный обмены
- •Получение энергии литотрофами
- •Получение энергии органотрофами
- •Взаимосвязь процессов обмена в организме
- •Глава V. Закономерности роста и развития микробных культур Рост, развитие, размножение
- •Понятие об абсолютной и относительной скорости роста
- •Особенности выращивания микроорганизмов в проточных культурах
- •Фазы развития микробной культуры
- •Влияние лимитирующих факторов на скорость роста
- •Скорость роста и физиологическая активность
- •Глава VI. Влияние внешних факторов на микроорганизмы Влияние температуры
- •Влияние влажности
- •Влияние лучистой энергии
- •Влияние осмотического давления
- •Активная реакция среды и окислительно-восстановительный потенциал
- •Часть II участие микроорганизмов в превращении веществ
- •Глава VII. Круговорот углерода
- •Распространение микроорганизмов в природе
- •Круговорот углерода и участие в нем микроорганизмов
- •Глава VIIII. Расщепление органических соединений в анаэробных условиях
- •Сбраживание углеводов
- •Маслянокислое брожение
- •Cбраживание жиров
- •Анаэробное расщепление белков
- •Глава IX. Расщепление органинеских соединений в аэробных условиях
- •Окисление углеводов
- •Окисление этанола. Получение уксусной кислоты
- •Окисление жиров
- •Окисление углеводородов
- •Расщепление азотсодержащих соединений
- •Глава X. Превращение соединений азота микроорганизмами Нитрификация
- •Денитрификация
- •Фиксация молекулярного азота
- •Глава XI. Превращение соединений серы микроорганизмами
- •Окисление соединений серы
- •Восстановление соединений серы
- •Глава XIII. Превращение соединений металлов микроорганизмами
- •Окисление соединений записного железа
- •Окисление соединений марганца
- •Выщелачивание металлов из руд
- •Часть III загрязнение и самоочищение водоемов
- •Глава XIIII. Экологические системы пресных водоемов Понятие экосистемы
- •Роль окружающей среды в формировании экосистемы
- •Особенности речных экосистем
- •Особенности озерных экосистем
- •Особенности экосистем водохранилищ
- •Глава XIV. Загрязнение водоемов
- •Характеристика основных видов загрязнения
- •Виды воздействия сточных вод на водоемы
- •Глава XV. Загрязнение водоемов и распространение водных инфекций
- •Понятие инфекции
- •Распространение инфекции
- •Водные инфекции
- •Понятие иммунитета
- •Противоэпидемические мероприятия
- •Глава XVI. Круговорот веществ и энергии в водоемах. Самоочищение водоемов
- •Поступление органических веществ в водоем с водосборной площади
- •Cинтез первичной продукции в водоеме
- •Превращение и деструкция органического вещества
- •Роль отдельных групп гидробионтов в самоочищении водоемов
- •Глава XVIII. Оценка степени загрязненности водоема Классификация водоемов по степени загрязненности
- •Санитарно-бактериологический анализ
- •Часть IV биологические процессы в системах Глава XVIII. Биологические помехи в водоснабжении
- •Помехи, вызываеалые аллохтонными организмами
- •Помехи, вызываемые автохтонными организмами
- •Влияние обрастаний на качество воды и материал труб
- •Меры борьбы с биологическими помехами
- •Глава XIX. Население очистных сооружений канализации
- •Глава XX. Экологические системы очистных сооружений канализации
- •Экосистемы искусственных аэрационных очистных сооружений
- •Экологические системы естественных аэрационных очистных сооружений
- •Экосистемы анаэробных очистных сооружений
- •Литература
- •Оглавление
Глава IV. Получение энергии микроорганизмами Энергетический и конструктивный обмены
Каждый организм находится в тесном контакте с окружающей средой. Одни вещества он поглощает, другие выделяет, постоянно поддерживая этот обмен. Даже в спорах микроорганизмов, цистах простейших продолжаются процессы обмена, хотя и слабо выраженные.
Обмен веществ состоит из двух противоположных процессов: усвоения веществ организмом и уподобления их веществам своего тела—с одной стороны, и разрушения соединений, входящих в состав тела, и удаления продуктов распада из организма—с другой. Первый процесс связан с синтетическими реакциями, он протекает с поглощением энергии и называется ассимиляцией. Второй связан с реакциями распада, он обычно сопровождается высвобождением энергии и называется диссимиляцией. Ассимиляцию иначе называют конструктивным, или пластическим обменом, а диссимиляцию—энергетическим обменом.
Организмы, способные синтезировать необходимые им органические соединения самостоятельно, используя для этого углекислоту, называются автотрофами. К ним относятся зеленые растения и некоторые бактерии. В противоположность автотрофам организмы, строящие свое тело из готовых органических веществ, называются гетеротрофами. К ним относятся все животные, непигментированные растения (например, грибы), подавляющее большинство бактерий.
Для осуществления процессов биосинтеза и обеспечения жизнедеятельности организмам необходима энергия. Основной источник энергии на Земле—солнечная радиация. Организмы, способные превращать световую энергию в энергию химических связей АТФ, называются фотосинтетиками, или фототрофами, так как это превращение осуществляется в процессе фотосинтеза. Подавляющее большинство нефотосинтезирующих организмов добывают энергию в процессе окисления органических соединений, синтезированных фототрофами. Таким образом, фотосинтезирующие организмы обеспечивают энергией не только себя, но служат источником энергии для многих других. Исключение составляют некоторые микроорганизмы, получающие необходимую им энергию в процессах окисления неорганических соединений. Они называются хемосинтетиками, или хемотрофами, а процесс—хемосинтезом. Внутриклеточные паразиты (вирусы) не способны сами получать энергию. Для них источником энергии служит организм хозяина.
Таким образом, источником энергии может служить:
1. Фотохимическая реакция для фотосинтезирующих организмов и всех гетеротрофных организмов, получающих энергию путем окисления органических соединений, синтезированных фототрофами.
Химическая реакция—для некоторых бактерий.
Живой организм—для внутриклеточных паразитов.
Энергия, выделившаяся при фотохимических и химических реакциях, расходуется на образование макроэргических связей (гл. II и III). Таким образом энергия запасается организмом и передается от одного организма другому, например, при поедании растений животными.
Согласно законам термодинамики, энергия заново не создается и не исчезает. Она только переходит из одной формы в другую. При превращении энергии часть ее рассеивается, и поэтому с каждым переходом количество энергии в системе сокращается. По этой причине гетеротрофы, окисляя органическое вещество, могут использовать только часть энергии, запасенной фото- и хемотрофами. Энергия может передаваться от одних организмов другим в виде потенциальной химической энергии органических веществ до тех пор, пока весь углерод органических соединений не будет окислен до СО2, т. е. пока не исчерпается весь запас их энергии.
Каждое органическое вещество можно охарактеризовать тем количеством энергии, которое в нем заключено или тем количеством кислорода, которое потребуется для полного окисления данного вещества. Для полного окисления 1 г углеводов требуется 1,2 г кислорода, 1 г белков—1,6 г, 1 г жиров—2,7 г кислорода.
Выделение энергии в окислительных процессах связано с потерей окисляемыми соединениями электронов. В зависимости от того, какой элемент или соединение является донором электрона, организмы делятся на литотрофов, использующих неорганический источник электрона, и органотрофов, использующих органические доноры электронов.